komunikační infrastruktura mezi zařízeními vvn/vn/nn

Transkript

KOMUNIKAČNÍ INFRASTRUKTURA
MEZI ZAŘÍZENÍMI VVN/VN/NN
ROZVODEN
Ethernet v rozvodnách IEC 61850
Ing. Petr Kolouch
Projektant
2008.
2009.Hirschmann
Hirschmann
Automation
Automationand
andControl
ControlGmbH
GmbH a.s. & Hirschmann Automation and Control GmbH
©2007.
2010
COLSYS-AUTOMATIK,
©©
Funkce rozvoden elektrické energie
Zdroj: B&B
Automation and Control
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
Hirschmann Automation and Control GmbH
©© 2009.
• Změna napěťové hladiny
• Regulace U/Q
• Připínání/odpínaní z DS
• Měření el. Parametrů
• Eliminace šíření přepětí
• Propojování DS
• Připojení výroben
Typy rozvoden elektrické enegrie
• Pro připojení zvyšující/snižující do napěťové hladiny
• Tranzitní pro přepojování PS a DS
• Distribuční
• Technologické (trakční, slučovací, LDS)
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
„Malá“ rozvodna
Sběrnice
Odpojovač
*Přepojovač
*Úsečník VN In
Uzemňovač
Vypínač
Transformátor
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
G
Generátor
Vývodové pole rozvodny
Řídící systém
rozvodny
Obecné
zpracování
Pohony
Spouště
Diagnostika
Elektrodozorna
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
IED - Intelligent Electronic Devices (…ochrany)
Ochrany
vedení
Ochrany vedení
Ochrany
transformátorů
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Ochrany
generátorů
ČSN EN 61850-9-2
Komunikační síť rozvodny
Elektrodozorna
Obecné
zpracování
GPS
Ochrany
IED
IED
Vývodové pole 1
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Vývodové pole 2
…
Vývodové pole n
Distribuce el. energie
včerejšek
0,4-35kV
110-400kV
Elektrárny/výroba
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
------- PS/DS ---------
Spotřebitelé
Distribuce el. energie
Výroba
zítřek
PS/ DS/ LDS
tradiční zdroje
FVE
Spotřebitelé
Větrné
Palivové články
průmysl
Výroba / Spotřebitelé
domácnosti
Decentrální výroba - Online balancování mezi výrobou a spotřebou Æ SMART GRID (Chytrá síť)
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Historie protokolů
• Vázané na výrobce
• Alstom Courier
• ABB SPA
• Siemens Profibus
• Schneider Modbus
• „Standardy“
• DNP3
• IEC 60870
• Problemy
• Vlastnicky/patentově chráněné struktury
• Různé funkce
• Vzájemně nepropojitelné
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Požadavky na propojení
Včera
Source: UT Innovation, Netted Automation
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Dnes?
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Zítra
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
The IEC 61850 Standard
Aplikace IEC 61850 - výroba, přenos a spotřeba
Source: Siemens
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
03
, -1
04
IEC 60870, IEC 61850, Výrobci a UCA2
0
2.
IE
C
CA
60
87
0-5
U
ct
je
ro
-10
-P
RI
EP
1,
-1
Vázané na výrobce
IEC 61850
One International Standard
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Stavebnice?
http://www.61850.com/
ICD- soubor
SCL-soubor
SCL-soubor
Substation Configuration Language
ICD- soubor
IED Capability Description (ICD)
SCL-soubor
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
ICD- soubor
Proč Ethernet?
• Ethernet byl vybrán jako komunikační medium pro UCA / IEC
61850.
• Ethernet je nejrozšířenější medium pro lokální „počítačové“ sítě.
• Ethernet není proprietární, je to standard – mnoho výrobců.
• Ethernet je vyzkoušený časem a neustále se vyvíjí a přitom
zachovává širokou zpětnou kompatibilitu.
• Tvorba podnikových standardů.
• Příklad z prostředí nejen automatizace:
Controlnet -> EtherNet/IP
Profibus -> Profinet
Vnet -> Vnet/IP
Modbus -> Modbus/TCP
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Proč Ethernet?
Aplikace / program v zařízení
Rozhraní/Konektor
Datový model a služby
ČAS
MMS
UDP/IP
TCP/IP
GSSE GOOSE SV
LLC
Ethernet
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
International Electotechnical Commission
• “The IEC is the world's leading organisation that prepares and
publishes International Standards for all electrical, electronic
and related technologies — collectively known as
electrotechnology”
• Sídlo v Ženevě, Švýcarsko
IEC 61850:
COMMUNICATION NETWORKS AND SYSTEMS
FOR POWER UTILITY AUTOMATION
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
IEC Technical Committee 57
IEC TC 57 utváří mezinárodní standardy pro řídící systémy z
oblasti energetiky.
• EMS (Energy Management Systems)
• SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)
• Distribuce
• Ochrany – komunikace
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Working Groups
Samostatně pracující skupiny TC57
WG10
Communication standards for substations: Functional
architecture and general requirements (IEC 61850).
WG11
Communication standards for substations:
Communications within and between unit and station
levels (IEC 61850).
WG12
Communication standards for substations:
Communication within and between process and unit
levels (IEC 61850).
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
IEC 61850 International standard od r. 2003
IEC 61850-1: Introduction and overview
IEC 61850-2: Glossary
IEC 61850-3: General requirements
IEC 61850-4: System and project management
IEC 61850-5: Communication requirements for functions and device models
IEC 61850-6: Configuration language for communication in electrical
substations related to IEDs
IEC 61850-7: Basic communication structure for substation and feeder
equipment
IEC 61850-7-1: Principles and models
IEC 61850-7-2: Abstract communication service interface (ACSI)
IEC 61850-7-3: Common Data Classes
IEC 61850-7-4: Compatible logical node classes and data classes
IEC 61850-8: Specific communication service mapping (SCSM)
IEC 61850-8-1: Mappings to MMS* (ISO/IEC9506-1 and ISO/IEC 9506-2)
IEC 61850-9: Specific communication service mapping (SCSM)
IEC 61850-9-1: Sampled values over serial unidirectional multidrop point
to point link
IEC 61850-9-2: Sampled values over ISO/IEC 8802-3
IEC 61850-10: Conformance testing
*MMS (Manufacturing Message Specification)
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
IEC 61850 Standard
IEC 61850 Edition 2
Æ Rozšízení existujícího standardu
Æ Vkládané nové části normy:
ÆPart 7-410 Hydroelectric power plants - Communication for monitoring and control
ÆPart 7-420 Communications systems for distributed energy resources (DER)
ÆPart 80-1 Guideline to exchange information from a CDC based data model using
IEC 60870-5-101/104
ÆPart 90-1 Using IEC 61850 for the communication between substations
ÆPart 90-2 Using IEC 61850 for the communication between substations and
control centres
ÆPart 90-3 Condition Monitoring
ÆPart 90-4 Communication Network Engineering Guideline
* IEC 62400-25: Communications for monitoring and control of wind power plants
Based on IEC 61850
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
The IEC 61850 Standard
Part 90-4 Communication Network Engineering Guideline
Guidelines pro Ethernetové sítě v
automatizačních úlohách v
el. Rozvodnách
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Prostředí pro komunikaci v el. rozvaodnách
• Elektrostatické pole
• Magnetické pole
• Elektrostatické výboje
• Vysokoenergetické pulzy
• Teplota
• Vlhkost
• Vibrace
• Kondenzace vody
• El. napájení (DC/AC 100V
atd.)
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
EMI - Imunitní požadavky
• IEC 61850-3 Communications Systems and Networks in
Substations (Section 5.7)
• IEEE 1613 - IEEE Standard Environmental and Testing
Requirements for Communications Networking Devices in
Electric Power Substations
• “Hlavní immunitní požadavky pro průmyslové aplikace
IEC 61000-6-5 nejsou pro el. rozvodny dostatečné!
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
EMI - Imunitní požadavky
IEC 61850-3 (January 2002)
Communications Networks and
Systems in Substations – Part 3:
General Requirements
IEC TS 61000-6-5 (July 2001)
Electromagnetic Compatibility
(EMC) – Part 6-5:
Generic Standards – Immunity for
Power Station and Substation
Environments
IEC 61000-4-(2..6)
Basic Immunity Standards
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
IEEE 1613 Basic
• Design nepřipouštějící poruchy zařízení.
• Nepřípustná ztráta nastavení, uložených a aktivně
zpracovávaných dat.
• Auto „RESET“ je nepřípustný a snadný ruční reset není možný
– ochrana přístupu heslem.
• Celková trvanlivost zařízení, po dobu udanou, po stránce
elektrické, mechanické a komunikační.
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
IEEE 1613 Classes 1 & 2
• Class 1
• Dočasná ztráta komunikace a/nebo zasílaných chyb muže být
krátkodobě tolerována.
• Class 2
• Ztráta komunikace a/nebo zasílaných chyb NENÍ tolerována.
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Climatic Requirements – IEC 61850
• 1. Class A: air-conditioned locations
• 2. Class B: heated or cooled enclosed conditions
• 3. Class C: sheltered locations
• 4. Class D: outdoor locations
Class C Pracovní teplotní rozsah:
• 1. Class C1: -5 to +45°C
• 2. Class C2: -25 to +55°C
• 3. Class C3: -40 to +70°C
• 4. Class Cx: Special (definuje výrobce)
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Climatic Requirements - IEEE 1613
• a) -40 to +70°C
• b) -30 to +65°C
• c) -20 to +55°C
• d) definuje výrobce
• Bezventilátorové provedení
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
A co na to síťová zařízení?
• Neexistuje pojem “standardní” Ethernetový přepínač/switch pro
el. rozvodny.
• Komunikační síť nemůže být nejslabším článkem systému.
• Přepínače musí splňovat stejné nároky jako EMI jako IED.
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Komunikace
• Vertikální komunikace
• Ovládaní a Monitoring
• Klient / Server
• „Nízká“ priorita
• Horizontální komunikace
• Časově kritické informace
mezi IED
• Automatizace/Řízení
• Vysoká priorita
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Prioritisation
• IEC 61850 a UCA LAN pro řídící aplikace požadují dobu
přenosu řídící informace pod 4 ms.
• Porucha může vyprodukovat záplavu informací na komunikační
cestě.
• Striktní priorita důležitých typů informací.
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
802.1Q VLANs
VLAN 2
Protective IEDs
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
VLAN 3
Data Collection
Internet Group Management Protocol
• Řízení BOD ku více bodům
• Layer 3 protokol (OSI model)
• Pracuje na bázi rodiny TCP/IP (speciálně IP)
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Kaskádní architektura
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Kaskádní architektura
• IEC 61850 Nespecifikuje mechanizmus/typ síťové redundance!
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Architektura hvězda
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Hybridní architektura
Hvězda
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Kruh
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
2010Hirschmann
COLSYS-AUTOMATIK,
a.s. &GmbH
©© 2009.
Děkuji za pozornost
Ing. Petr Kolouch
2008.
2009.Hirschmann
Hirschmann
Automation
Automationand
andControl
ControlGmbH
GmbH a.s. & Hirschmann Automation and Control GmbH
©2007.
2010
COLSYS-AUTOMATIK,
©©

komunikační infrastruktura mezi zařízeními vvn/vn/nn

Transkript

Podobné dokumenty

Anti-neutrophil cytoplasmic antibody (ANCA)

hypolipidemika

Katalog elektro v PDF

papírnické zboží prezentace kancelářské potřeby psací

František Křižík - Unicorn College

CUB 2 - IVEP, a.s.

Práce a energie - Efektivní Učení Reformou Oblastí gymnaziálního

ZDE - TMV SS